随着铒激光在医学中的广泛应用,更精细安全的医疗操作对激光脉宽提出了更高要求,相比原有的静态宽脉冲的Er:YAG激光,调Q是压窄脉宽的有效方法。目前,国外已有学者对铒激光调Q进行了实验研究,但国内文献还未见相关报道,因此在广泛调研的基础上,本文提出了掺铒YAG调Q激光系统的设计方案。本文从能级理论出发,对Er:YAG激光晶体的速率方程进行了研究,得出了谐振腔内光通量密度的解析表达式;对调Q动力学进行了分析,获得了峰值功率及脉宽与粒子反转数的关系,并对激光器的输出特性、能量提取效率及输出镜的最佳反射率进行了理论分析和数值计算;对激光晶体的热透镜效应进行了分析并得到了热透镜焦距公式。在Er:YAG调Q激光器的设计方案中,对泵浦电源的放电参数、调Q晶体的选择及晶体尺寸结构、谐振腔型的选择设计和腔内热透镜效应补偿分别作了详细的分析和具体的设计。根据该方案进行了Er:YAG激光调Q实验研究,获得了脉宽103~110ns,能量达到87mJ的调Q脉冲激光输出,并分别在静态和调Q模式下对龋牙进行了窝洞制样,利用扫描电子显微镜对样本扫描,对比显示调Q激光制样的效果更好。